C60 - antioxidant proti stárnutí

Časopis o zdraví Alternatif bien-être v čísle 148 z ledna 2019, vynikající a dobře zdokumentovaný článek o výhodách Carbon 60.

Zveme vás k odběru tohoto časopisu o zdraví, abyste se dozvěděli o nejnovějších studiích prospěšných pro vaše zdraví. Tento časopis nám laskavě povolil článek reprodukovat.

ALTERNATIF BIEN-ÊTRE

Obsah

• Výzkumníci vstřelili gól
• Houba na volné radikály
• C60 prodlužuje délku života zvířat
• C60 k potlačení rakoviny
• Antimikrobiální vlastnosti C60
• C60 pro zdraví kostí a kloubů
• C60 na stárnutí pleti
• Můžeme využívat výhod uhlíku 60 ?
• Odkazy na vědecké studie

C60 (uhlík 60): antioxidant, který prodlužuje život.

Antioxidační, protirakovinné, antivirové, antibakteriální: tyto vlastnosti nejsou vlastnostmi zázračného léku z farmaceutických laboratoří, ale vlastnostmi čisté formy uhlíku - jako je grafit nebo diamant - objevené relativně nedávno. Uhlík 60 otevírá nebývalé perspektivy v oblasti medicíny.

Harry Kroto, odborník na organickou chemii z britské University of Sussex, se zaměřil na mezihvězdný prostor. Co je předmětem jeho pozornosti? Dlouhá molekula atomů uhlíku, která vypadá jako had. Je přesvědčen, že taková struktura mohla vzniknout pouze v atmosféře červených obrů bohaté na uhlík, tedy hvězd, které jsou na konci svého života.

Snažil se však sdílet své nadšení z poznávání této zvláštní sloučeniny: co může být obyčejnějšího než uhlík, chemický prvek běžný na Zemi i ve vesmíru? Nějakou dobu po svém pozorování, v roce 1984, se setkal s něčím, co se ukázalo jako rozhodující: během vědeckého kongresu se setkal s americkým kolegou Robertem Curlem, s nímž se spřátelil. Curl ho seznámil s Richardem Smalleyem, jedním ze svých kolegů na Riceově univerzitě v texaském Houstonu, kde pracoval. Při návštěvě laboratoře obou mužů objevil Harry Kroto velmi důmyslný přístroj vyvinutý Richardem Smalleyem, AP2, který umožňoval studovat hmotu s mimořádnou přesností. Chemik má jediné přání: použít ji k experimentům s uhlíkem a pochopit, jak mohla vzniknout molekula hada. Musel však být trpělivý: jeho američtí kolegové, kteří se zabývali vlastními projekty, nebyli schopni na jeho žádost přímo reagovat.

Velký okamžik však nakonec přišel v září 1985. Tři muži se shromáždili kolem přístroje AP2 a vstříkli do něj uhlík ve formě grafitu, který se brzy vypařil díky výkonnému laseru přístroje. Po několik dní vědci experimentovali a získali dva pozoruhodné výsledky. Nejprve se jim podařilo obnovit molekulu hada, kterou Harry pozoroval ve vesmíru, ale jejich pozornost se soustředila na jinou vlastnost: hojnou přítomnost čisté molekuly uhlíku složené ze 60 atomů, která nebyla nikdy předtím popsána.

VÝZKUMNÍCI DOSÁHNOU CÍLE

Vědci se pak pustili do nelehkého úkolu - pokusit se určit strukturu této molekuly. Pomocí papíru, nůžek a lepicí pásky Smalley nakonec vytvořil model, který dokonale popisuje jejich objev: mnohoúhelník s 60 vrcholy a 32 stěnami, z nichž 12 je pětiúhelníků a 20 šestiúhelníků, který vypadá přesně jako... fotbalový míč! Nově objevenému uhlíku 60 - zkráceně C60 - se brzy začalo přezdívat "buckyball " ¹.

Díky této práci tito tři muži objevili prvního člena velké rodiny chemických sloučenin, fullerenů, tvořených pouze proměnlivým počtem atomů uhlíku ve tvaru koule, jako je C60, nebo prstence, elipsy či trubice, za což jim byla v roce 1996 udělena Nobelova cena za chemii. Tyto sloučeniny s jedinečnou strukturou a vodivými a mazacími vlastnostmi jsou zajímavými nanomateriály, které se používají pro mnoho aplikací, zejména v oblasti elektroniky. Ale nejen to: mají také značný terapeutický potenciál, který přitahuje pozornost vědců po celém světě.

HOUBA NA VOLNÉ RADIKÁLY

Zdravotní přínosy této molekuly souvisejí zejména s vlastností C60: je schopna vázat elektrony, a tím neutralizovat nebezpečné volné radikály, které v našem těle neustále vznikají, jako jsou superoxidové ionty nebo hydroxylový radikál. Ačkoli jsou v mírném množství součástí normálního fungování našich buněk, jejich nadbytek může být pro naše zdraví škodlivý. Tyto chemické látky jsou vysoce reaktivní - mají jeden nebo více volných elektronů, které se snaží vázat na jiné elektrony - a poškozují složky těla, jako jsou bílkoviny, lipidy nebo DNA.

Tento oxidační stres přispívá k fenoménu stárnutí, ale také k rozvoji různých onemocnění, jako je rakovina, neurodegenerativní a kardiovaskulární onemocnění nebo artritida. Antioxidační schopnosti uhlíku 60 jsou mimořádně silné, několikasetnásobně vyšší než u vitaminů C a E nebo karotenoidů ².

Fotbalen má však jednu zásadní nevýhodu: není rozpustný ve vodě. Aby byl pro tělo lépe vstřebatelný, vyvinuli vědci řadu derivátů, které k základní molekule připojují jednu nebo více chemických skupin, jako jsou fullerenoly nebo karboxyfullereny, které si zachovávají antioxidační schopnosti původní molekuly.

C60 PRODLUŽUJE DÉLKU ŽIVOTA ZVÍŘAT

Způsob, jakým organismus reaguje na oxidační stres, hraje klíčovou roli při určování délky jeho života. Mohl by materiál 60 zvýšit životnost organismů částečnou neutralizací volných radikálů? Několik týmů se pokusilo odpovědět na tuto otázku studiem účinků jeho podávání u různých druhů zvířat. Vědcům z Floridské univerzity se podařilo prodloužit životnost malého sladkovodního korýše Ceriodaphnia dubia o 38 % ³.

Čínský tým prokázal zpomalení stárnutí u červa Caenorhabditis elegans ⁴ a schopnost C60 aktivovat klíčové geny, které se podílejí na zvládání buněčného stresu, což živočichům umožňuje lépe odolávat extrémním podmínkám (jako je například vystavení vysokým teplotám). Přestože tyto slibné výsledky byly získány u zvířat vzdálených od člověka, existují důkazy, které naznačují, že účinek C60 na dlouhověkost se týká i savců. Studie na myších ⁵ ukázala, že snižuje hladinu oxidativního stresu spojeného se stárnutím a prodlužuje život zvířat o 11 %; a navíc zabraňuje poklesu intelektu u starších morčat.

Nejpozoruhodnější výsledky však získal tým vědců z Pařížské univerzity Sud pod vedením Fathiho Moussy v roce 2012 ⁶.

Potkani byli rozděleni do tří skupin, přičemž jedni dostávali směs C60 a olivového oleje, druzí pouze olivový olej a třetí pouze vodu. Velké rozdíly byly zjištěny v délce života: zvířata se dožila v průměru 42 měsíců, 26 měsíců a 22 měsíců. Jinými slovy, C60 prakticky zdvojnásobil délku života těchto laboratorních potkanů! Tyto velmi působivé výsledky vyvolaly ve vědecké komunitě kontroverzi, zejména proto, že počet zvířat zahrnutých do experimentálního protokolu byl nízký. Ve stejné studii vědci prokázali také schopnost C60 chránit zvířata před poškozením způsobeným podáním tetrachlormethanu, jedu, který vytváří volné radikály. U potkanů v kontrolní skupině bylo překvapivě zjištěno závažné poškození jater, zatímco u potkanů, kterým byl podán C60, bylo poškození jaterní tkáně jen nepatrné, což dokazuje jeho ohromnou schopnost neutralizovat volné radikály.

C60 K POTLAČENÍ RAKOVINY

Uhlík 60 je zajímavý i pro výzkumníky rakoviny. Podíl volných radikálů na vzniku rakoviny je dobře známý: způsobují nestabilitu genů, blokují množení rakovinných buněk a tvorbu nových cév, které nádory vyživují ⁷.

Jednou z terapeutických možností, jak zvládnout toto onemocnění, je proto použití antioxidačních sloučenin a C60 je vzhledem ke svým ohromným schopnostem vynikajícím kandidátem. Jeden z jeho derivátů například prokázal protinádorovou aktivitu, a to nikoliv tím, že by přímo ničil nádorové buňky, ale tím, že mění jejich mikroprostředí, čímž je činí nepříznivým pro jejich vývoj ⁸. Jiné jsou schopny působit radioprotektivně a chránit zdravé buňky před poškozením způsobeným vysokými dávkami záření používanými k ničení nádorových buněk. V případě jiných derivátů se jedná o tzv. radioprotektivní účinek ⁹.

Uhlík 60 by také mohl pomoci překonat problém, se kterým se lékaři opakovaně potýkají: odolnost rakovinných buněk vůči chemoterapii, která snižuje šance na úspěšnou léčbu. Tým ¹⁰ vyvinul lék proti rakovině založený na kombinaci C60 a cisplatiny, molekuly běžně používané v chemoterapii. Při testování na rakovinných buňkách leukémie, které byly rezistentní vůči některým chemoterapeutikům, se ukázalo, že tato kombinace je při ničení nemocných buněk účinnější než samotná cisplatina. Vědci je pak podávali myším s rakovinou plic a zjistili, že růst nádorů se zpomalil výrazněji než u obou sloučenin samotných. Byl prokázán mechanismus tohoto úspěchu: C60 dokázal inaktivovat určité proteiny (glykoprotein P ¹¹, MRP1 a MRP2), které přispívají k rezistenci na chemoterapii. V neposlední řadě C60 snižuje toxicitu cisplatiny, která může způsobit mutace v genovém fondu, což zvyšuje riziko vzniku sekundární rakoviny několik let po léčbě. C60 by také mohl zlepšit diagnostiku rakoviny; například americký tým nedávno vyvinul kontrastní látku pro použití při snímání magnetickou rezonancí (MRI), která nejenže s velkou přesností odhalí nádory prsu, ale také poskytne informace o tom, jak rychle rostou ¹².

Dutá struktura C60 tvoří klec, která může pojmout gadolinium, molekulu běžně používanou k vizualizaci tkání při magnetické rezonanci, a na jejímž povrchu je připojena malá sloučenina, která detekuje specifický protein spojený s rakovinou. Tato sestava zvyšuje citlivost techniky a zaručuje její bezpečnost, zejména proto, že použité dávky jsou nižší než u tradičních metod.

ANTIMIKROBIÁLNÍ VLASTNOSTI C60

Uhlík 60 má také antibakteriální vlastnosti, které se projevují různým způsobem v závislosti na typu bakterie¹³. Tyto mikroorganismy se skládají z jedné buňky a ochranné stěny. Jejich povaha se liší a lze rozlišit dvě hlavní skupiny: grampozitivní bakterie (např. stafylokoky, streptokoky nebo enterokoky) a gramnegativní bakterie (např. Escherichia coli).

V první skupině je C60 schopen interkalovat přímo mezi sloučeniny stěny; takto destruovaný mikrob nemůže přežít. Druhou skupinu bakterií nedokáže přímo zničit, ale dokáže potlačit infekci, kterou způsobují. E. coli je přirozeně se vyskytující bakterie ve střevech, která je obecně neškodná. Může se však stát patogenní a vést k různým onemocněním: infekci močových cest, gastroenteritidě atd., a dokonce i k obávané meningitidě, zejména u kojenců. Bakteriální meningitida je doprovázena zvýšením propustnosti ochranné bariéry mozku, což přispívá k rozvoji edému mozku, který způsobuje zvýšení tlaku uvnitř lebky, což zbavuje určité oblasti mozku kyslíku nezbytného pro přežití buněk. Ve studii na myších tchajwanští vědci prokázali potenciál derivátu C60 působit proti tomuto jevu a udržovat integritu této ochranné bariéry¹⁴.

Kromě těchto antibakteriálních vlastností má schopnost bojovat proti virům. Bylo prokázáno, že je účinný proti chřipce¹⁵ a hepatitidě C ¹⁶. Od 90. let 20. století se jeho antivirový potenciál studuje také proti hrozivému patogenu: viru lidské imunodeficience, který způsobuje AIDS. V té době vědci zjistili, že sloučeniny odvozené od uhlíku 60 působí proti viru HIV1, který je nejrozšířenější formou viru. Mechanismy, které působí, však nebyly objasněny, což zpomalilo vývoj léčebných postupů.

Nedávno, v roce 2016, tým z Texaské univerzity v USA¹⁷, odstranil část tajemství obestírající způsob jeho působení. Dříve se předpokládalo, že C60 blokuje působení proteáz produkovaných virem, které rozkládají prekurzory a získávají molekuly potřebné pro jeho množení. Vědci si však uvědomili, že ve skutečnosti funguje jinak: brání dozrávání viru. Když se tedy virus v infikované buňce namnoží, zůstává v nezralé formě, která nemá infekční schopnost. To je velmi zajímavá cesta pro vývoj nového přístupu k boji proti viru.

C60 PRO ZDRAVÍ KOSTÍ A KLOUBŮ

Uhlík 60 má také ochranný účinek na naši kostru. Již v 90. letech 20. století skupina vědců prokázala, že je schopen podporovat tvorbu chondrocytů ¹⁸, buněk, které zajišťují regeneraci chrupavky, tkáně, která pokrývá konce kostí v kloubech. Mohl by tedy bojovat proti degeneraci tohoto ochranného krytu, která se projevuje zejména u osteoartrózy? Japonští vědci¹⁹ provedli dvojí experiment, aby to zjistili. Nejprve studovali chování lidských chondrocytů vystavených oxidačnímu stresu s C60 nebo bez něj. Buňky vystavené tomuto buněčnému stresu produkují enzymy, látky, které napadají tkáň chrupavky, ale tento jev je zastaven přidáním léčby.

Kromě toho zvyšuje produkci kolagenu typu II a proteoglykanů, základních složek chrupavky. Ve druhé části studie vědci testovali účinky sloučeniny na zvířecím modelu onemocnění. Vstřikovali C60 do kloubů králíků a pozorovali zpomalení opotřebení jejich chrupavek.

Díky svým antioxidačním vlastnostem zabraňuje C60 zánětlivému stavu, který přispívá k degradaci této tkáně. Volné radikály však neškodí pouze chrupavce, ale poškozují také kostní tkáň tím, že podporují tvorbu osteoklastů²⁰, buněk odpovědných za odbourávání kostí. I v tomto případě může C60 zabránit poškození: po injekčním podání do kloubů potkanů trpících osteoartrózou snižuje počet těchto buněk, a tím i destrukci kostní tkáně²¹.Další údaje získané při laboratorních testech naznačují, že může také stimulovat tvorbu nové kostní tkáně aktivací určitých genů, které se na tomto jevu podílejí²². C60 je proto ideálním kandidátem pro léčbu osteoartrózy. Další údaje z laboratorních testů naznačují, že je také schopen stimulovat tvorbu nové kostní tkáně aktivací určitých genů, které se na tomto procesu podílejí.22 To z něj činí ideálního kandidáta pro boj s osteoporózou, která postihuje přibližně 40 % žen starších 65 let. To platí zejména proto, že umožňuje lepší zacílení léků tradičně používaných v boji proti tomuto onemocnění, jako jsou bisfosfonáty, které se při perorálním podávání ve střevě špatně vstřebávají. Vědci pracují na vývoji chimérických sloučenin vyrobených z C60 a bisfosfonátů, které mají silnou afinitu k hydroxyapatitu, hlavní minerální složce kostí. Tato léčba je tedy specificky zaměřena na kostní tkáň²³.

Účinky derivátů C60 se zkoumají také u dalšího kosterního onemocnění, opotřebení plotének oddělujících obratle²⁴. Snížením produkce zánětlivých látek snižují bolest s ní spojenou.

C60 PROTI STÁRNUTÍ KŮŽE

Přestože výše uvedené práce přinesly povzbudivé výsledky, většina výzkumných projektů je stále ve fázi testování na zvířatech a klinických studií na lidech bylo provedeno jen málo. Jedinou výjimkou je kosmetika, kde je C60 díky své schopnosti bránit ničení kolagenových vláken volnými radikály²⁵ nepopiratelným přínosem proti stárnutí. Ve studii na 23 osobách se po dvouměsíční aplikaci krému na bázi C60 snížila hloubka vrásek ²⁶; jiná studie trvající jeden měsíc prokázala zvýšení obsahu kolagenu v pokožce a zlepšení její hydratace²⁷.

Vědci také zjistili, že léčba nebyla toxická při testech na fibroblastech, buňkách přítomných v kůži. Na trhu jsou již k dispozici krémy proti stárnutí na bázi uhlíku 60. Kromě toho by C60 mohl mít další využití v dermatologii: při testování v malé studii proti akné vedla aplikace gelu dvakrát denně po dobu dvou měsíců ke snížení počtu lézí, aniž by se snížila účinnost kožní bariéry. Jedním ze způsobů, jak působí, je snížení produkce kožního mazu²⁸.

LZE VYUŽÍT VÝHOD UHLÍKU 60 ?

Výrobky obsahující uhlík 60 se prodávají na různých internetových stránkách, ale nejsou to ani léky, ani doplňky stravy. Dodávají se ve formě prášku nebo roztoku, kdy se produkt smíchá s olivovým, avokádovým nebo kokosovým olejem. Uhlík 60 nebyl schválen pro použití u lidí, ale to nebrání některým uživatelům, aby jej používali bez čekání na oficiální zelenou, k boji proti různým chronickým onemocněním, jako je osteoartritida, osteoporóza, zánětlivá střevní onemocnění (Crohnova choroba, divertikulitida atd.) nebo alergie.

Někteří pacienti trpící roztroušenou sklerózou se jím snaží zpomalit vývoj tohoto autoimunitního onemocnění: uhlík 60 by mohl tlumením zánětlivých jevů zpomalit destrukci ochranného pláště, který obklopuje prodloužení neuronů.

Uhlík 60 sám o sobě nepředstavuje riziko alergie²⁹ a nezdá se, že by měl toxický účinek³⁰, a to ani při podávání relativně vysokých dávek: u potkanů vystavených dávce 2000 mg/kg po dobu jednoho dne a 250 mg/kg po dobu 30 dnů nebyl pozorován žádný úhyn a struktura vnitřních orgánů nebyla léčbou ovlivněna. Množství uhlíku 60 zjištěné v těle bylo nízké, což ukazuje, že byl řádně vyloučen. Údaje o dlouhodobých účincích jeho podávání však nejsou k dispozici.

Článek napsala Céline Sivault

Odkazy a vědecké studie použité v článku:

• 1. Kroto HW et al. C-60 – Buckminsterfullerene. Nature. 1985;318:162–3
• 2. Krusic PJ et al. Radical reactions of c60. Science. 1991;254:1183–5
• 3. Gao J et al. Polyhydroxy fullerenes (fullerols or fullerenols): beneficial effects on growth and lifespan in diverse biological models. PLoS One. 2011;6(5):e19976
• 4. Cong W et al. Evaluation of the influence of fullerenol on aging and stress resistance using Caenorhabditis elegans. Biomaterials 2015; 42:78–86
• 5. Quick KL et al. Carboxyfullerene SOD mimetic improves cognition and extends the lifespan of mice. Neurobiol Aging 2008; 29:117–28
• 6. Baati T et al. The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of C60 fullerene. Biomaterials. 2012 Jun;33(19):4936-46
• 7. Morry J et al. Oxidative stress in cancer and fibrosis: Opportunity for therapeutic intervention with antioxidant compounds, enzymes, and nanoparticles. Redox Biol. 2017 Apr;11:240-253
• 8. YiYe Li et al. Antineoplastic activities of Gd@C82(OH)22 nanoparticles: tumor microenvironment regulation. Science China Life Sciences. October 2012, Volume 55, Issue 10, pp 884–890
• 9. Theriot CA et al. Dendro [C60] fullerene DF-1 provides radioprotection to radiosensitive mammalian cells. Radiat Environ Biophys 2010; 49:437–45
• 10. Svitlana Prylutska et al. C60 fullerene enhances cisplatin anticancer activity and overcomes tumor cell drug resistance. Nano Research February 2017, Volume 10, Issue 2, pp 652–671
• 11. Pierre Lepage et Philippe Gros. La glycoprotéine P : de la résistance croisée aux médicaments au transport des lipides biliaires. INSERM MS 1995 num. 03
• 12. Han Z et al. Targeted gadofullerene for sensitive magnetic resonance imaging and risk-stratification of breast cancer. Nat Commun. 2017 Sep 25;8(1):692
• 13. Tsao N et al. In vitro action of carboxyfullerene. Journal of Antimicrob Chemother. 2002 Apr;49(4):641-9
• 14. Tsao et al. Inhibition of the increased permeability of blood– brain barrier in Escherichia coli-induced meningitis by carboxyfullerene. 2001. Fullerene Science and Technology 9,307–20
• 15. Shoji M et al. Anti-influenza Activity of C 60 Fullerene Derivatives. PLoS One 2013; 8:e66337
• 16. Xiao S-l et al. Conjugation of cyclodextrin with fullerene as a new class of HCV entry inhibitors. Biorg Med Chem 2012; 20:5616–22
• 17. Zachary S. Martinez et al. Fullerene Derivatives Strongly Inhibit HIV-1 Replication by Affecting Virus Maturation without Impairing Protease Activity. Antimicrob Agents Chemother. 2016 Oct; 60(10): 5731–5741
• 18. Tsuchiya T et al. A novel promoting action of fullerene C60 on the chondrogenesis in rat embryonic limb bud cell culture system. Biochem Biophys Res Commun. 1995 Jan 26; 206(3):885-94
• 19. Yudoh K et al. Water-soluble C60 fullerene prevents degeneration of articular cartilage in osteoarthritis via down-regulation of chondrocyte catabolic activity and inhibition of cartilage degeneration during disease development. Arthritis Rheum. 2007 Oct; 56(10):3307-18
• 20. Lee NK et al. A crucial role for reactive oxygen species in RANKL-induced osteoclast differentiation. Blood. 2005 Aug 1;106(3):852-9. Epub 2005 Apr 7
• 21. Kazuo Yudoh et al. Water-soluble fullerene (C60) inhibits the osteoclast differentiation and bone destruction in arthritis. International Journal of Nanomedicine. 2009; 4: 233–239
• 22. Liu H et al. Fullerol antagonizes dexamethasone-induced oxidative stress and adipogenesis while enhancing osteogenesis in a cloned bone marrow mesenchymal stem cell. J Orthop Res. 2012 Jul; 30(7):1051-7
• 23. Gonzalez KA et al. Synthesis and in vitro characterization of a tissue-selective fullerene: vectoring C(60)(OH)(16)AMBP to mineralized bone. Bioorg Med Chem. 2002 Jun; 10(6):1991-7
• 24. Jin L et al. Nanoparticle fullerol alleviates radiculopathy via NLRP3 inflammasome and neuropeptides. Nanomedicine. 2017 Aug;13(6):2049-2059
• 25. Ngan CL et al. Skin intervention of fullerene-integrated nanoemulsion in structural and collagen regeneration against skin aging. Eur J Pharm Sci2015; 70:22–8
• 26. Kato S et al. Clinical evaluation of fullerene-C60 dissolved in squalane for anti-wrinkle cosmetics. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2010 Oct;10(10):6769-74
• 27. Ngan CL et al. Skin intervention of fullerene-integrated nanoemulsion in structural and collagen regeneration against skin aging. Eur J Pharm Sci2015; 70:22–8
• 28. Inui S et al. Improvement of acne vulgaris by topical fullerene application: unique impact on skin care. Nanomedicine. 2011 Apr;7(2):238-41
• 29. Andreev SM et al. Immunogenic and allergic properties of fullerene conjugates with amino acid and proteins. Doklady Biochemistry. 2000;370:4–7
• 30. Sergey Andreev et al. (2015) Study of Fullerene Aqueous Dispersion Prepared by Novel Dialysis Method: Simple Way to Fullerene Aqueous Solution. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures 23:9, pages 792-800